¿Qué es una placa de circuito impreso y qué la compone?

PCB (Printed Circuit Board) funciona mediante la colocación de una lámina de cobre conductora sobre un sustrato aislante para formar una conexión eléctrica entre los componentes electrónicos.PCB’s función principal es proporcionar apoyo a los componentes electrónicos y conexiones eléctricas para simplificar el montaje y soldadura de equipos electrónicos, reducir la carga de trabajo de cableado, reducir la intensidad de mano de obra, al tiempo que reduce el tamaño de los equipos electrónicos, reducir los costes de producción y mejorar la calidad y fiabilidad de los equipos. Intensidad de mano de obra, al tiempo que reduce el tamaño de los equipos electrónicos, reducir los costes de producción, mejorar la calidad y fiabilidad de los equipos.

Composición del PCB

PCB se compone principalmente de las siguientes partes:
Sustrato: normalmente de fibra de vidrio o resina epoxi, que proporciona soporte mecánico y aislamiento.
Capa conductora: hecha de lámina de cobre, responsable de transmitir la corriente y las señales.
Capa de máscara de soldadura: protege la lámina de cobre de la placa de circuito de la oxidación y evita cortocircuitos.
Capa de caracteres: Marca la ubicación de los componentes en la placa de circuito para facilitar el montaje y el mantenimiento.

Composición de las capas del circuito impreso

Las placas de circuito incluyen muchos tipos de capas de trabajo, como capas de señal, capas protectoras, capa de serigrafía, capas internas, etc.
(1) capa de blindaje: se utilizan principalmente para garantizar que la placa de circuito no necesita ser estañado lugares no están estañados, a fin de garantizar la fiabilidad de la operación de la placa de circuito. Entre ellos, TopPaste y BottomPaste son respectivamente la capa de máscara de soldadura superior e inferior; TopSolder y BottomSolder son respectivamente la capa de protección de pasta de soldadura y la parte inferior de la capa de protección de pasta de soldadura.
(2) Capa de señal: Utilizado principalmente para colocar componentes o cableado, ProtelDXP suele contener 30 capas intermedias, es decir, MidLayer1~MidLayer30, la capa intermedia se utiliza para colocar las líneas de señal, la capa superior y la inferior se utilizan para colocar componentes o cobre.
(3) Capa de serigrafía: Se utiliza principalmente para imprimir el número de serie de los componentes, el número de producción, el nombre de la empresa, etc. en la placa de circuito.
(4) Capa interna: utilizado principalmente como capa de cableado de señales, ProtelDXP contiene un total de 16 capas internas.
(5) Otras capas: incluye principalmente 4 tipos de capas.
DrillGuide (Capa de orientación del taladro): Se utiliza principalmente para taladrar agujeros en la placa de circuito impreso.
Keep-OutLayer (capa de prohibición de cableado): se utiliza principalmente para dibujar el borde eléctrico de la placa de circuito.
DrillDrawing: Se utiliza principalmente para establecer la forma de los agujeros perforados.
Multicapa:Se utiliza principalmente para configurar la multicapa.

Las placas de circuito impreso se componen principalmente de almohadillas, perforaciones, orificios de montaje, cables, componentes, conectores, parches SMT, relleno, límites eléctricos, etc.Las principales funciones de cada componente son las siguientes sigue:
Almohadillas de soldadura: orificios metálicos para soldar los pasadores de los componentes.
Agujero pasante: Hay agujeros pasantes metálicos y agujeros pasantes no metálicos, de los cuales el agujero pasante metálico se utiliza para conectar los pines de los componentes entre las capas.
Agujeros de montaje: utilizado para fijar la placa de circuito.
Cables: Película de cobre utilizada para conectar las patillas de los componentes de la red eléctrica.
Conectores: Se utiliza para conectar componentes entre placas de circuitos.
Relleno: Tendido de cobre para la red de tierra, que reduce eficazmente la impedancia.
Límite eléctrico: Se utiliza para determinar las dimensiones de la placa de circuito, todos los componentes de la placa no pueden sobrepasar este límite.

Tipos de PCB

En función del número de capas conductoras, las placas de circuito impreso pueden clasificarse de la siguiente manera:
Placa de una sola cara: sólo una cara es una capa conductora, la otra cara es un material no conductor, adecuado para circuitos de baja complejidad.
Tablero de doble cara: ambos lados tienen una capa conductora, puede conectar los dos lados de la línea a través del sobreagujero, adecuado para el diseño de circuitos complejos.
Placas multicapa: tienen más de tres capas gráficas conductoras, conectadas por cables internos, adecuadas para circuitos altamente integrados.

¿Cuáles son los componentes electrónicos situados encima de la placa de circuito impreso?

Resistencias: Las resistencias crean resistencia eléctrica a la corriente. Las resistencias más utilizadas son las de carbono (para diversas aplicaciones), las de película metálica (para circuitos de precisión) y las bobinadas (para circuitos de potencia y amplificadores).
Condensadores: Los condensadores se utilizan para almacenar energía en dispositivos electrónicos. Las series de condensadores se utilizan ampliamente en productos electrónicos, incluidos los condensadores cerámicos, los condensadores electrolíticos y los condensadores de tántalo.
Inductores: Los inductores almacenan energía generando un campo magnético. Ayudan a alimentar diversos dispositivos, regulan los niveles de tensión y suprimen ruidos no deseados.
Potenciómetros: Los potenciómetros regulan la cantidad de electricidad que fluye a través de ellos. Se suelen utilizar para controlar el volumen, el tono y el brillo de diversos dispositivos.
Transformers: Los transformadores transfieren energía entre circuitos, ayudan a que la electricidad se mueva en distintas direcciones y cambian la tensión.
Diodo: En un diodo, la corriente fluye en una sola dirección. Los diodos suelen estar hechos de silicio o germanio.
Transistores: Transistors are also known as “gatekeepers” because they regulate the power and current in a circuit. They are made of materials such as silicon or germanium. They come in many forms, including field effect transistors (FETs) and bipolar junction transistors (BJTs).
Rectificador controlado de silicio (SCR): El SCR (llamado tiristor) permite que la corriente fluya en una dirección. Es adaptativo y puede encenderse y apagarse en puntos específicos del circuito. Su función principal es controlar la potencia de un circuito.
Circuito integrado: Muchos componentes eléctricos, como transistores, resistencias, condensadores, etc., se adhieren a una pequeña oblea de silicio para crear un circuito integrado (CI). A continuación, los ingenieros los combinan para crear circuitos complejos que realizan diversas funciones.
Oscilador: Los osciladores de cuarzo utilizan el movimiento mecánico de un cristal para producir una frecuencia precisa. Son una parte importante de los sistemas GPS, relojes, relojes de pulsera y otros dispositivos de cronometraje.
Interruptores y relés: Los interruptores y relés permiten evaluar el movimiento de la electricidad y el funcionamiento exacto de un aparato. Un interruptor permite o impide el paso de la corriente en un circuito. También actúa como puente, por lo que conecta y desconecta canales eléctricos.
Sensores: Los sensores reciben distintos tipos de señales (sonido, presión, temperatura, calor, humedad, posición, vibración, etc.) y las emiten en forma de señales.

Cómo funcionan las placas de circuito impreso

Fase de diseño de PCB

Las placas de circuitos impresos requieren un software de diseño especializado en el que el diseñador coloca los componentes, las rutas de cableado y las capas en función de los requisitos, la funcionalidad y el espacio disponible.
Fase de fabricación
El proceso de fabricación comienza con la finalización y el perfeccionamiento del proceso de diseño. Se utiliza una fina lámina de cobre para cubrir ambas caras del sustrato y formar una capa conductora. A continuación, se retira la capa de cobre mediante grabado o impresión, dejando los patrones de pistas y pastillas necesarios para formar el circuito. El siguiente paso consiste en perforar orificios en puntos específicos de la placa de circuito impreso por los que se enrutan componentes y vías para mantener las conexiones eléctricas entre las distintas capas. A continuación, se aplica una capa de soldadura a las pistas y pastillas de cobre, dejando espacio para soldar los componentes. También se suele aplicar una capa de soldadura en el extremo de la placa para proteger el cobre expuesto y proporcionar resistencia a la placa.
Añadir componentes electrónicos
Una vez fabricada la placa de circuito impreso, hay que instalarle los componentes electrónicos, lo que suele hacerse de dos maneras.
Tecnología de montaje pasante (THT), en la que los componentes con cables se fijan en orificios pretaladrados de la placa y los cables se sueldan en lados opuestos.
Tecnología de montaje superficial (SMT), en la que los componentes sin cables se sueldan directamente a la placa de circuito impreso.
Relaciones entre componentes
La conexión entre los componentes montados se realiza mediante pistas conductoras en la placa de circuito impreso. Estas pistas actúan como pasarelas para el libre flujo de la corriente eléctrica, formando así el circuito.
Pruebas de circuitos impresos
Una vez soldados los componentes a la placa y verificadas las conexiones entre ellos, la placa de circuito impreso se somete a pruebas rigurosas y continuas para garantizar su correcto funcionamiento. Esto incluye comprobaciones de continuidad, análisis de integridad de la señal y pruebas funcionales.
Integración
Una vez demostrada con éxito la funcionalidad de una PCB, puede utilizarse en el sistema o dispositivo para el que fue diseñada. Puede conectarse a otras PCB o dispositivos externos para completar todo el sistema.

Aplicación PCB Escenarios y perspectivas

La placa de circuito impreso se utiliza ampliamente en diversos dispositivos electrónicos, desde pequeños relojes electrónicos y calculadoras hasta grandes ordenadores, equipos de comunicación, sistemas militares, etc. No sólo es el cuerpo de soporte de los componentes electrónicos, sino también un componente clave para realizar la conexión eléctrica entre componentes. No es sólo el cuerpo de soporte de los componentes electrónicos, sino también el componente clave para realizar la conexión eléctrica entre los componentes.La industria de las placas de circuito impreso es una de las más importantes del subsector mundial de componentes electrónicos, y la demanda del mercado es muy fuerte. Con el desarrollo de campos emergentes como 5G, circuitos integrados, vehículos de nueva energía y economía digital, la perspectiva del mercado de PCB es muy amplia.Desde 2016, el valor del mercado mundial de PCB ha seguido creciendo rápidamente, y se espera que para 2028, el valor de producción mundial de PCB alcance los 90,413 mil millones de dólares estadounidenses, con una tasa de crecimiento anual compuesta estimada del 5,40% de 2023 a 2028 . Además, la calidad de fabricación de los PCB afecta directamente a la fiabilidad y competitividad de los productos electrónicos, por lo que su nivel tecnológico y la mejora continua de la demanda del mercado suponen un fuerte impulso para el desarrollo de la industria.